專利名稱：一種擺式砂鋸機電機智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機的控制領(lǐng)域，更具體的說涉及一種擺式砂鋸機電機的智能控制器。
背景技術(shù)：
擺式砂鋸機是石材行業(yè)的重要加工設(shè)備，其工作時主驅(qū)動電機要求重載起動，現(xiàn)有擺式砂鋸機的主驅(qū)動電機大多采用直接起動或通過添加電抗器起動的方式來實現(xiàn)，如此則導(dǎo)致在驅(qū)動電機選型時出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。在擺式砂鋸機加工周期中，其主驅(qū)動電機的負荷變動較大，其平均輸出功率與最高輸出功率之比約為0. 3至0. 4，且有一半時間處于輕載或空載運行狀態(tài)，由此造成整個主驅(qū)動電機的功率因數(shù)小、效率低，電能浪費非常嚴重。有鑒于此，本發(fā)明人針對現(xiàn)有技術(shù)擺式砂鋸機的上述缺陷深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種擺式砂鋸機電機智能控制器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中擺式砂鋸機主驅(qū)動電機功率因素小、效率低以及電能浪費嚴重的問題。為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是—種擺式砂鋸機電機智能控制器，其中，包括晶閘管調(diào)壓電路、檢測電路、數(shù)字信號處理器以及驅(qū)動電路，該晶閘管調(diào)壓電路設(shè)置在電源與電機之間；該檢測電路具有均與數(shù)字信號處理器相連的電壓過零檢測模塊、電流過零檢測模塊、電壓檢測模塊以及電流檢測模塊，該電壓過零檢測模塊還與電源的輸入端相連，該電流過零檢測模塊、電壓檢測模塊和電流檢測模塊均與電機定子的輸入端相連；該驅(qū)動電路設(shè)置在數(shù)字信號處理器與晶閘管調(diào)壓電路之間。進一步，該晶閘管調(diào)壓電路具有三組晶閘管調(diào)壓支路，每組晶閘管調(diào)壓支路均連接在電源與電機之間，并每組晶閘管調(diào)壓支路均由反并聯(lián)的兩個晶閘管構(gòu)成。進一步，該每組晶閘管調(diào)壓支路還具有阻容吸收模塊，該阻容吸收模塊并聯(lián)在反并聯(lián)的兩個晶閘管兩端并由串聯(lián)的電阻和電容構(gòu)成。進一步，該驅(qū)動電路具有功放晶體管以及脈沖變壓器，該功放晶體管的輸入端與數(shù)字信號處理器相連，該功放晶體管的輸出端與脈沖變壓器的輸入端相連，該脈沖變壓器的輸出端與晶閘管調(diào)壓電路相連。 進一步，該電壓過零檢測模塊具有電壓互感器和輸入比較器，該輸入比較器兩個輸入端分別與電壓互感器和大地相連，其輸出端則與數(shù)字信號處理器相連。進一步，該數(shù)字信號處理器采用TMS320LFM07A及其對應(yīng)的外圍電路構(gòu)成。進一步，該智能控制器還具有電源模塊，該電源模塊與晶閘管調(diào)壓電路、檢測電路、數(shù)字信號處理器和驅(qū)動電路均相連。
3[0014]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型通過實時檢測擺式砂鋸機傳動系統(tǒng)主電路的電源端以及電機端處的電壓電流信號(包括過零檢測和有效值檢測)，并送至數(shù)字信號處理器，該數(shù)字信號處理器中經(jīng)過其內(nèi)置的相應(yīng)控制算法調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)角，從而達到控制電機的目的；本實用新型在使用過程中，可實現(xiàn)擺式砂鋸機的帶載起動，能夠降低擺式砂鋸機驅(qū)動電機容量；還可根據(jù)擺式砂鋸機加工過程中負載率及功率因數(shù)的變化， 實時調(diào)整驅(qū)動電機電壓，從而提高功率因數(shù)、降低電機損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

圖1為本實用新型較佳實施例的原理結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型較佳實施例中晶閘管調(diào)壓電路的接線圖；圖3為本實用新型較佳實施例中驅(qū)動電路的具體電路圖；圖4為本實用新型較佳實施例中電壓過零檢測模塊的具體電路圖；圖5為本實用新型較佳實施例中電流過零檢測模塊的具體電路圖；圖6為本實用新型較佳實施例中電流檢測模塊和電壓檢測模塊的模塊圖；圖7為本實用新型較佳實施例中數(shù)字信號處理器的控制算法的流程圖。圖中智能控制器100晶閘管調(diào)壓電路1[0024]晶閘管調(diào)壓支路11阻容吸收模塊111[0025]數(shù)字信號處理器2電壓過零檢測模塊21[0026]電壓互感器211輸入比較器212[0027]電流過零檢測模塊22電壓檢測模塊23[0028]電壓互感器231限幅電路232[0029]電流檢測模塊24電流互感器241[0030]限幅電路242驅(qū)動電路3[0031]功放晶體管31脈沖變壓器32[0032]電源200電動機300
具體實施方式
為了進一步解釋本實用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。如圖1所示，本實用新型涉及的一種擺式砂鋸機電機智能控制器100，包括晶閘管調(diào)壓電路1、檢測電路、數(shù)字信號處理器2以及驅(qū)動電路3。該晶閘管調(diào)壓電路1設(shè)置在電源200與電機300之間；具體的，請參照圖2所示， 該晶閘管調(diào)壓電路1具有三組晶閘管調(diào)壓支路11，每組晶閘管調(diào)壓支路11均連接在電源 200與電機300之間，并每組晶閘管調(diào)壓支路11均由反并聯(lián)的兩個晶閘管構(gòu)成。優(yōu)選地，該每組晶閘管調(diào)壓支路11還具有阻容吸收模塊111，該阻容吸收模塊111并聯(lián)在反并聯(lián)的兩個晶閘管兩端并由串聯(lián)的電阻和電容構(gòu)成。該檢測電路具有均與數(shù)字信號處理器2相連的電壓過零檢測模塊21、電流過零檢測模塊22、電壓檢測模塊23以及電流電池模塊M，該電壓過零檢測模塊21還與電源200的輸入端相連，該電流過零檢測模塊22、電壓檢測模塊23和電流電池模塊M均與電機300定子的輸入端相連；該數(shù)字信號處理器2則可以根據(jù)其獲得得實時數(shù)據(jù)進行分析并進行相應(yīng)動作；具體比如在擺式砂鋸機重載起動時，該數(shù)字信號處理器2通過實時檢測起動過程中的電壓、電流信號，采用離散變頻算法控制晶閘管調(diào)壓電路1的觸發(fā)脈沖，把工頻電壓離散化成低頻的電壓，從而達到提高起動轉(zhuǎn)矩、抑制起動電流的目的，實現(xiàn)電機300的軟起動； 而在擺式砂鋸機工作過程中，其通過實時檢測其電壓、電流信號，計算其實時負載率和功率因數(shù)，并以此為輸入量，通過模糊控制算法確定晶間管的觸發(fā)角，從而達到調(diào)壓調(diào)速節(jié)能的目的。在本實施例中，該數(shù)字信號處理器2由TMS320LFM07A及其對應(yīng)的外圍電路構(gòu)成。該驅(qū)動電路3設(shè)置在數(shù)字信號處理器2與晶閘管調(diào)壓電路1之間；具體的，請參照圖3所示，該驅(qū)動電路3具有功放晶體管31以及脈沖變壓器32，該功放晶體管31的輸入端與數(shù)字信號處理器2相連，該功放晶體管31的輸出端與脈沖變壓器32的輸入端相連，該脈沖變壓器32的輸出端與晶閘管調(diào)壓電路1相連；該功放晶體管31起到脈沖放大作用，并將放大的觸發(fā)脈沖信號經(jīng)過脈沖變壓器32而向晶閘管的門極G和陰極K之間輸出觸發(fā)脈沖實現(xiàn)晶閘管觸發(fā)。如圖4所示，該電壓過零檢測模塊21具有電壓互感器211和輸入比較器212，該輸入比較器212兩個輸入端分別與電壓互感器211和大地相連，其輸出端則與數(shù)字信號處理器2相連。該輸入比較器212采用LM339，該輸入比較器212進行比較后會形成方波信號， 并將方波信號輸入至數(shù)字信號處理器2，該數(shù)字信號處理器2檢測方波上升沿而作為同步電壓過零點，此時將得到一個定時器的計數(shù)值。為了提高觸發(fā)精度，考慮到現(xiàn)場環(huán)境的因素可能導(dǎo)致頻率波動，還可以用相鄰兩個同步電壓方波信號實時進行電網(wǎng)頻率的檢測，從而提高相對觸發(fā)方式的觸發(fā)脈沖的觸發(fā)精度。如圖5所示，作為該電流過零檢測模塊22的一種具體實現(xiàn)方式，其與圖4所示有雷同之處，其不同之處在于，其還通過反向并聯(lián)的晶閘管VTl和VT4，其均是位于A相，在A 相電壓正向過零之后間隔一個功率因素角度電流也過零，從而產(chǎn)生一個阻斷電壓，而由數(shù)字信號處理器2捕獲。如圖6所示，其為電壓檢測模塊23和電流電池模塊M的一種具體實現(xiàn)方式，該電壓檢測模塊23具有電壓互感器231、限幅電路232以及AD536A，該電流電池模塊M具有電流互感器Ml、限幅電路對2以及AD536A，該AD536A為用于完成有效值計算的芯片。如圖7所示，其示出的為數(shù)字信號處理器2內(nèi)部控制算法的流程圖，其包括離散變頻起動算法、功率因數(shù)實施計算、負載率實時計算、節(jié)能控制計算等模塊。另外，本實用新型涉及的智能控制器100還具有電源200模塊，該電源200模塊與晶閘管調(diào)壓電路1、檢測電路、數(shù)字信號處理器2和驅(qū)動電路3均相連。綜上所述，本實用新型通過實時檢測擺式砂鋸機傳動系統(tǒng)主電路的電源200端以及電機300端處的電壓電流信號(包括過零檢測和有效值檢測)，并送至數(shù)字信號處理器 2，該數(shù)字信號處理器2中經(jīng)過其內(nèi)置的相應(yīng)控制算法調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路1中晶閘管的觸發(fā)角，從而達到控制電機300的目的；本實用新型在使用過程中，可實現(xiàn)擺式砂鋸機的帶載起動，能夠降低擺式砂鋸機驅(qū)動電機300容量；還可根據(jù)擺式砂鋸機加工過程中負載率及功率因數(shù)的變化，實時調(diào)整驅(qū)動電機300電壓，從而提高功率因數(shù)、降低電機300損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
5[0044] 上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實用新型的專利范疇。
權(quán)利要求1.一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，包括晶間管調(diào)壓電路、檢測電路、數(shù)字信號處理器以及驅(qū)動電路，該晶閘管調(diào)壓電路設(shè)置在電源與電機之間；該檢測電路具有均與數(shù)字信號處理器相連的電壓過零檢測模塊、電流過零檢測模塊、電壓檢測模塊以及電流檢測模塊，該電壓過零檢測模塊還與電源的輸入端相連，該電流過零檢測模塊、電壓檢測模塊和電流檢測模塊均與電機定子的輸入端相連；該驅(qū)動電路設(shè)置在數(shù)字信號處理器與晶閘管調(diào)壓電路之間。
2.如權(quán)利要求1所述的一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，該晶閘管調(diào)壓電路具有三組晶閘管調(diào)壓支路，每組晶閘管調(diào)壓支路均連接在電源與電機之間，并每組晶閘管調(diào)壓支路均由反并聯(lián)的兩個晶閘管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，該每組晶閘管調(diào)壓支路還具有阻容吸收模塊，該阻容吸收模塊并聯(lián)在反并聯(lián)的兩個晶閘管兩端并由串聯(lián)的電阻和電容構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，該驅(qū)動電路具有功放晶體管以及脈沖變壓器，該功放晶體管的輸入端與數(shù)字信號處理器相連，該功放晶體管的輸出端與脈沖變壓器的輸入端相連，該脈沖變壓器的輸出端與晶間管調(diào)壓電路相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，該電壓過零檢測模塊具有電壓互感器和輸入比較器，該輸入比較器兩個輸入端分別與電壓互感器和大地相連，其輸出端則與數(shù)字信號處理器相連。
6.如權(quán)利要求1所述的一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，該數(shù)字信號處理器采用TMS320LFM07A及其對應(yīng)的外圍電路構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的一種擺式砂鋸機電機智能控制器，其特征在于，該智能控制器還具有電源模塊，該電源模塊與晶間管調(diào)壓電路、檢測電路、數(shù)字信號處理器和驅(qū)動電路均相連。
專利摘要本實用新型公開一種擺式砂鋸機電機智能控制器，包括晶閘管調(diào)壓電路、檢測電路、數(shù)字信號處理器以及驅(qū)動電路，該晶閘管調(diào)壓電路設(shè)置在電源與電機之間；該檢測電路具有均與數(shù)字信號處理器相連的電壓過零檢測模塊、電流過零檢測模塊、電壓檢測模塊以及電流檢測模塊，該電壓過零檢測模塊還與電源的輸入端相連，該電流過零檢測模塊、電壓檢測模塊和電流檢測模塊均與電機定子的輸入端相連；該驅(qū)動電路設(shè)置在數(shù)字信號處理器與晶閘管調(diào)壓電路之間。本實用新型可實現(xiàn)擺式砂鋸機的帶載起動，能夠降低擺式砂鋸機驅(qū)動電機容量；還可根據(jù)擺式砂鋸機加工過程中負載率及功率因數(shù)的變化，實時調(diào)整驅(qū)動電機電壓，從而提高功率因數(shù)、降低電機損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
文檔編號H02P1/16GK202218184SQ20112034465
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者盧小芬, 唐雁, 方瑞明 申請人:華僑大學(xué)